工程师必须了解的IQ信号和调制知识

前言：IQ信号即同相正交信号，I为in-phase，Q为quadrature，与I的相位相差了90度。下面我们详细的解释一下什么是IQ信号，IQ信号的作用是什么，以及在进行摆件和走线的时候IQ信号线需要注意一些什么？一起了解一下吧！

一、I/Q信号的发展

射频的信号调制就是将低频的基带信号搬移到高频的载波信号上去，我们假设低频信号频率为a，高频的载波信号频率为b，在传统的模拟通讯中，使用乘法器来进行频谱搬移，那么根据下面的公式：

 

Cos(a)*cos(b)=1/2[cos(a+b)-cos(a-b)]

 

通过上述公式将信号和载波相乘，然后就实现了频谱搬移，但是有个问题是，这样直接相乘会得到两个信号频率a+b和a-b，显然是我们不希望的。

 

因为信号在传输的时候需要的是单一信道、单一频率，因此在最早的通讯技术中往往选择通过滤波器滤掉另外一个频率的信号，结果是不理想的，使用滤波器很难滤掉另外一个，而且因为另外一个频带的存在，浪费了很多频带的资源，在频带资源尤为紧张的现在，解决该问题非常重要，因此发展出了IQ技术。

 

IQ技术提出的解决方案就是将cos(a-b)展开，得到如下公式：

Cos(a-b)=cos(a)*cos(b)+sin(a)*sin(b)

 

这个公式清楚的表明，只要把载波a和信号b相乘，之后它们都各自移相90度（即sina和sinb），之后相加，就能得到a-b的信号了，通过这种方法，我们就能够得到单一的a+b或者a-b即可。

二、IQ调制在手机通信系统中的应用

如上图所示的笛卡尔坐标系，X/Y/Z三个坐标轴，两两垂直便称为相互正交，那么我们假设有一个向量L，其可以分解为X/Y/Z三个分量组成，我们认为其X轴为同相分量，那么Y轴和Z轴就可以称为正交分量。

 

在通信系统中推广其概念，另根据第一部分的叙述，我们可以将一个数字已调信号表示为：

 

Sm(t)=Si（t）cos（wt）+Sq(t)sin(wt)

 

上述公式表示我们把信号调制在cos(wt)和sin(wt)这两路相差90度的同频载波上，因为cos(wt)和sin(wt)是相互正交的，所以我们把Si（t）cos（wt）称为同相分量，而把Sq(t)sin(wt)称为正交分量。所以IQ即是同相正交信号！

三、IQ线的布局和走线

 

IQ信号线走线非常重要，如果在传输过程中出现了干扰和畸变，就会造成信号传输错误，因为IQ信号本质上是一个模拟信号，所以IQ信号线的隔离和保护对硬件工程师来说必须关注！

 

1、IQ线在手机布局和规划走线时必须保证远离PMU，PMU区域以及网络禁止和ABB IQ线重叠，即使IQ走线和PMU之间有地平面隔离也是禁止的，因为PMIC开关节点造成的磁耦场耦合也会造成de-sense问题！

2、PMIC开关电源的节点也是禁止放置在ABB IQ中的，因为开关节点的低频噪声会影响到RX IQ的信号质量，产生de-sense问题！

 

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